c库函数和系统调用
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系统调用是内核直接向应用层提供的应用编程接口,譬如 open、write、 read、close 等, 编写应用程序除了使用系统调用之外,还可以使用库函数。
库函数也就是 C 语言库函数,C 语言库是应用层使用的一套函数库,在 Linux 下,通常以动态(.so)库文件的形式提供,存放在根文件系统/lib 目录下,C 语言库函数构建于系统调用之上,也就是说库函数其实是由系统调用封装而来的,当然也不能完全这么说,原因在于有些库函数并不调用任何系统调用,譬如一些字符串处理函数 strlen()、strcat()、memcpy()、memset()、strchr()等等;而有些库函数则会使用系统调用来帮它完成实际的操作,譬如库函数 fopen 内部调用了系统调用 open()来帮它打开文件、库函数 fread()就利用了系统调用 read()来完成读文件操作、fwrite()就利用了系统调用 write()来完成写文件操作。
Linux 系统内核提供了一系列的系统调用供应用层使用,我们直接使用系统调用就可以了,那为何还要设计出库函数呢?事实上,有些系统调用使用起来并不是很方便,于是就出现了 C 语言库,这些 C 语言库函数的设计是为了提供比底层系统调用更为方便、更为好用、且更具有可移植性的调用接口。
它们之间的区别:
⚫ 库函数是属于应用层,而系统调用是内核提供给应用层的编程接口,属于系统内核的一部分;
⚫ 库函数运行在用户空间,调用系统调用会由用户空间(用户态)陷入到内核空间(内核态);
⚫ 库函数通常是有缓存的,而系统调用是无缓存的,所以在性能、效率上,库函数通常要优于系统调用;
⚫ 可移植性:库函数相比于系统调用具有更好的可移植性,通常对于不同的操作系统,其内核向应用层提供的系统 调用往往都是不同,譬如系统调用的定义、功能、参数列表、返回值等往往都是不一样的;而对于 C 语言库函数来说,由于很多操作系统都实现了 C 语言库,C 语言库在不同的操作系统之间其接口定义几乎是一样的,所以库函数在不同操作系统之间相比于系统调用具有更好的可移植性。
以上便上它们之间一个大致的区别,从实现者的角度来看,系统调用与库函数之间有根本的区别,但从 用户使用角度来看,其区别并不重要,它们都是 C 语言函数。在实际应用编程中,库函数和系统调用都会使用到,所以对于大家来说,直接把它们当做是 C 函数即可,知道你自己调用的函数是系统调用还是库函数即可,不用太过于区分它们之间的差别。
2025年11月11日 08点11分 1
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